《环境分子生物学》课程教学课件（讲稿）第6章 环境分子生物学前沿技术（分子生物学-测序、组学）

第6章环境分子生物学前沿技术

第6章 环境分子生物学前沿技术 2

生命是如何创造的？

生命是如何创造的？

生命是如何创造的？上帝是神?上帝是超级程序员！

上帝 是神？ 上帝是 超级程 序员！ 生命是如何创造的？

生命是“语言程序”的实现生命“语言”的基本元素甲基化（表观遗传组）乙酰化修饰A, T, G,CRNA（转录组）衍生DNA(基因组)Protein(蛋白组）

修饰 衍生 RNA （转录组） DNA（基因组） Protein （蛋白组） （表观遗传组） 甲基化 乙酰化 . . A，T，G，C 生命是“语言程序”的实现 生命“语言”的基本元素

测序的广义概念：测序是对生命语言中的基本元素，及其修饰和衍生物进行测定和解读whole-genome-seqmeDIP-sedexome-seqDNA测序NupieusCLIP-seq5-hmCRibo-seqRNA测序5-hmoRNA-S0Q5-hmc-seqChIRP-goqEOChIP-seqH3K4melH3K4meHi-C蛋白组测序ocectoGRO-se0ChIA-PETPallFAIRE-S0qH3K4mS表观遗传组测序.NucleosameMNase-seMNase-seONas

测序的广义概念： 测序是对生命语言中的基本元素，及其修饰和衍 生物进行测定和解读。 DNA测序 RNA测序 蛋白组测序 表观遗传组测序

人类生命元素的基本数目：30亿！.GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCATCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCTCCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATCTCGCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCTCTCT

人类生命元素的基本数目： .GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCA TCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCT CCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATCTC GCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT. 30亿！

DNA测序分析DNA序列分析(DNA Sequencing)是指通过一定的方法确定DNA上的核苷酸排列顺序，是基因工程中的重要技术之一DNA序列分析技术极大地促进了基因的分离与鉴定，基因的表达调控及基因的结构与功能的研究

8 DNA序列分析(DNA Sequencing)是指通过一定 的方法确定DNA上的核苷酸排列顺序，是基因工程 中的重要技术之一。 DNA序列分析技术极大地促进了基因的分离与鉴 定，基因的表达调控及基因的结构与功能的研究。 DNA测序分析

第一代测序技术（Sanger测序）Single-stranded DNAto be sequenced3Add:DNApolymeraseIdATPdGTPdCTPdTTPpluslimitingamountsoffluorescentlylabeledddATPddGTPdACTPddTTPLargerfragments3'5GACTSotheElecbrophoresisUGseguenceAUTusinglasertooftheLactivate theternplateAfluorescentstrand isATdideoxyUnucleotidesandaUGdetectortoAUdistinguishtheLcolorsTAA37Smaller5'fragments

第一代测序技术（Sanger测序）

Sanger 双脱氧链终止法1968年独创性地设计了引物一延伸Dr. Ray Wu测序策略，并于1971年成功地测定了2-噬菌体两个黏性未端之间的全部序列。口Sanger在他的引物一延伸的基础上，发展出了快速测定DNA序列的未端终止法口Mullis采纳他的方法，完善了聚合酶链式反应PCR扩增DNA的方法Smith根据他的方法，发明了碱基定点突变技术10

10 Sanger 双脱氧链终止法 Dr. Ray Wu 1968年独创性地设计了引物－延伸 测序策略，并于1971年成功地测定了-噬菌体两个 黏性末端之间的全部序列。 Sanger在他的引物－延伸的基础上，发展出了快 速测定DNA序列的末端终止法 Mullis采纳他的方法，完善了聚合酶链式反应PCR 扩增DNA的方法 Smith根据他的方法，发明了碱基定点突变技术

Sanger双脱氧链终止法，1977年由Sanger建立。原理：利用2',3'-双脱氧三磷酸核苷酸(2',3'-ddNTP)来终止DNA复制反应2',3'-ddNTP与dNTP的不同之处在于它们在脱氧核糖的3'位置缺少一个羟基。它们可在DNA聚合酶作用下通过其5磷酸基掺入到真正延伸的DNA链中。由于缺少3羟基，不能与后续的dNTP形成磷酸二酯键，因此，DNA链的合成被终止。11

11 Sanger 双脱氧链终止法 , 1977年由Sanger建立。 原理：利用2’,3’-双脱氧三磷酸核苷酸(2’,3’-ddNTP)来终 止DNA复制反应。 2’,3’-ddNTP与dNTP的不同之处在于它们在脱氧核 糖的3’位置缺少一个羟基。它们可在DNA聚合酶作 用下通过其5'磷酸基掺入到真正延伸的DNA链中。 由于缺少3'羟基，不能与后续的dNTP形成磷酸二酯 键，因此，DNA链的合成被终止